中性子放射化分析とは

中性子放射化分析（NAA）は、材料のサンプルに存在する元素を決定する非常に高感度で正確な方法です。 サンプルは、放射能源からの中性子をターゲットにしています。 これにより、存在する要素の多くが特定の周波数でガンマ線を放出し、そこから特定できます。 この方法で約65の異なる要素を検出できます。 これは、サンプルの元素組成を調査するための最も有用な科学技術の1つであり、分析化学、地質学、法医学、その他の分野で多くの用途があります。

中性子が原子の原子核に衝突すると、中性子はしばしば吸収され、より重い同位体を形成し、ガンマ線を放出します。 多くの場合、これらの同位体は不安定であり、少し遅れて別のより軽い同位体に崩壊し、その同位体に特徴的なエネルギーで1つ以上のガンマ線を放出します。 たとえば、ナトリウムの最も一般的な同位体であるナトリウム23は、中性子を吸収して不安定な同位体ナトリウム24を形成し、マグネシウム24に崩壊し、特定のエネルギーで2つのガンマ線を放出します。 ガンマ線のエネルギーと放出量を測定することにより、存在する元素とサンプル内のそれらの量の両方を決定で​​きます。 中性子が吸収されるとすぐに放出される初期ガンマ線は、即発ガンマ線として知られていますが、通常、測定されるのは遅延ガンマ線です。

中性子放射化分析は非常に敏感な手法です。 100万分の1以下、場合によっては10億分の1までの要素を検出できます。 また、この方法は、固体、液体、気体のサンプルを分析でき、0.000035オンス（0.001グラム）までのサンプルサイズを処理できるという点で、非常に用途が広いです。

中性子源は、中性子how弾砲としても知られています。 一部の軽元素がアルファ粒子にさらされると、それらの核は中性子を放出します。 元素ベリリウムは、この目的に特に適しています。 ベリリウムをプルトニウム239やラジウム226などのアルファ粒子源と混合することにより、強力な中性子源を作成できます。 これは適切な放射線遮蔽で覆うことができますが、中性子が出ることができる開口部があります。

原子炉は中性子源としても使用されます。 米国のテネシー州オークリッジでは、高フラックス同位体炉（HFIR）がオークリッジ国立研究所で中性子源を提供しており、中性子放射化分析の主要な中心となっています。 核分裂を通じて中性子を生成する放射性元素、たとえばカリホルニウム252も、小規模で使用でき、デスクトップサイズの中性子源を使用できます。

中性子放射化分析には幅広い用途があります。 製造業で金属中の不純物を検出するため、生物学で微量元素の代謝を調査するため、地質学で岩石および土壌サンプルを分析するため、法医学で犯罪現場サンプルから重要な情報を取得するために使用できます。 実行中の中性子放射化分析のよく知られた特定の例の1つは、ジョンF.ケネディの暗殺現場からのすべての弾丸の破片が同じ銃から発射された同じ2つの弾丸から来たという発見です。 別の例は、白亜紀と第三紀の地質時代の境界でのイリジウムに富む堆積物の層の発見であり、恐竜の終markedをマークした大量絶滅イベントと多かれ少なかれ一致した大きなmet石の影響を示しています。